Zaštita za pojačalo sa MCU

[Macola]

Ne bih se baš složio oko tolike razlike između AC i DC na zvučniku.
U pitanju je iisključivo termika namotaja, i tu DC ima veću mogućnost pravljenja štete samo zbog toga to se membrana ne kreće i drastično je lošije hlađenje kalema (nema kretanja vazduha oko namotaja).

Ta razlika je daleko manja nego što misliš. Pre će biti možda svega 3:1 opasniji DC od AC osrednjene sage (odokativno), ili nešto blisko tome, a to može najpre Braca izračunati sa aspekta svoje profesije.

Smrt namotaja od termike nije toliko različita koliko misliš između AC i DC.

Mnogo se oko toga strahuje i tone predrasuda su u pitanju zato što je mnogim zvučnicima okončao život proboj jednog od izlaznih tranzistora i zakucavanje namotaja sa nečim reda 50VDC na na primer 4 ili 8 oma, a taj DC je poprilično ozbiljna stvar i za žičani otpornik tih vrednosti...

He he, a to je izobličenje okruglo 100% :-)

P.S.

50VDC na 4R je 625W slovima. Žestoko i za scenske binove veličine jednog Jugića.

[mikikg]

Sta znam, zadnji zvucnik koji sam spalio je bio sa AC i to mnogo visoke freq
Nisam skorije spaljivao sa DC, ali stvarno nebi mi bilo ni malo prijatno da moja super-mega-pametna-zastita dopusti 5V DC na neke moje male zvucne kutice

[Macola]

Na primer, zvučnik za 100W 8R neće ni da primeti par W DC snage na svojoj špulni, osim što neće dobro svirati zbog fizičkog ofseta membrane, a to je na primer 4V na 8R = samo 2W.

[Macola]

Ne umiru tek tako lako zvučnici zbog tričavih volt dva ofseta, samo loše sviraju.

[Macola]

U nekim ranijim vremenima su zvučnici glatko preživljavali totalni proboj jednog tranzistora sa običnim brzim topljivim osiguračima na izlazu (možda su ovi današnji nežnije prirode :-).

E sad, kažu da osigurač na izlazu narušava zvuk, samo što se i sa tim ne slažem ni malo kad se upotrebi remote sense ili interna NFB poveže IZA osigurača.
Tako jednostavno a radi, samo korektno dimenzionisan brzi osigurač.

Povezati NFB iza osigurača je sasvim ok. Kad osigurač crkne onda ta NFB nije više od uticaja na bilo šta. Za nju je to penzionisano stanje.

[Vlajko]

Predlazem da se over current i DC detect obavezno postave na interrupt pinove i deaktivacija relea direktno uradi u interrupt rutini.
Naravno Over current bi trebalo da se postavi na ulaz sa hardverskim komparatorom, a u softveru definisati vrednost okidanja ili napraviti
preset tabelu pa da korisnik izabere vrednost u zavisnosti od ampa koji se stiti.

OC po meni bi trebao da obori ulazni signal u amp na masu (ili da ga odvoji serijski, malim releom), a ne da škljoca izlazni rele i čadjavi mu kontakte.

Nazalost gomilu puta sam cuo iskustva da jadan rele nije uspeo da prekine luk, zavario   u momentima kada probije izlazni tranzistor.
Recimo 50V DC rail, 3.5 oma dc otpor bas drajvera, oko 14A DC pri 50VDC naponu...... Chupavo za sve sto nije kontaktor.... ili pajser....


Ako se ima kontrola nad primarom trafoa, tu bi moglo takodje da se deluje. Al ako je rele zavario na sledecem pokusaju ukljucivanja, dok rade softstartovi i ostale
zadrske zvucnici bi mogli biti dotuceni. ...... a pretpostavljam da morate dati neku zadrsku pre nego uC pocne da monitoringuje DC zbog prelaznih procesa prilikom ukljucivanja.

Optokaplerima u semi, bi prijala reverzna dioda paralelno sa ulaznom led diodom u optokapler, jer vrlo mali inverzni napon trpe.

[Macola]

Vlajko,

Mnogo tih rešenja zaštite ima i ni jedno nije savršeno. Spej šatl je pukao kao petarda i pored moćne ekipe koja ga je konstruisala.
Pokušaču da iznesem neke činjenice koje mogu biti korisne mnogim članovima foruma.

Prvo ću par korisnih reči oko primene releja i aktivacije istih posle detekcije u interrupt rutini:

Na primer, jedan od "ozbiljnijih" releja, recimo "SCHRACK RT114024", na 24VDC špulna, ima otpornost namotaja oko 1K4 i induktivitet istog oko 1.5H (čitavih).
Vremenska konstanta (tau) narastanja struje u namotaju je oko 1mS, vreme preleta kontakata je reda 20mS.
Normalno i uobičajeno je klampovanje paralelnom diodom preko namotaja, te onda  i opadanje struje u namotaju bude prilično dugačko (otprilike slično porastu struje kad se takav klamp primeni).
Takav relej "hvata" na nešto preko pola nominalne struje (oko 13VDC na namotaju), a otpušta na oko 3.5mA (oko 5VDC na namotaju).
Kod otpuštanja, ono što rastavlja kontakte je opruga, koja deluje manjom silom nego špulna kod uključenja, te možemo računati da će vreme preleta kontakata biti duže nego vreme zakopčavanja.

Dakle, možemo računati da će posle dovođenja ili isključenja napona na namotaj releja, izvršenje te naše "naredbe" se obaviti tek posle 20mS ili više od toga....

Urgentna vremenska detekcija događaja u interrupt rutini ne pomaže baš ni malo ako je relej izvršni organ koji raskida tok struje.
To se onda ne mora raditi u interruptu jer se za 20mS izvrti ceo program solidne složenosti, koji pokreće PLC sa 24in i 24 out, i pri tom stigne da par puta refrešuje data na LCD, iskomunicira sa I2C ili SPI sa nečim i odradi nekoliko wdt istovremeno, i to sa veoma prosečim PIC MCU na 20MHz.
Interrupt bi pomogao tek kada bi izvršni organ bio poluprovodnički.

Van toga, kad relej pokreće kapacitativno opterećenje, sklon je zavarivanju kontakata, a kad je induktivno, onda razvlačenju luka između istih i mogućim neprekidanjem toka struje.
Posebno je nezgodno rastavljati DC struju i mora se znati da na primer neki relej čiji su kontakti recimo za 10A pri 250Vac, može pouzdano rastaviti tek možda oko 5Adc, pri tek nekih 24VDC i sa relativno "lakim" induktivnim teretom.

Kod pojačala kome se dogodi proboj jednog od izlaznih tranzistora, i napucavanje zvučnika sa napajanja drektno, karakter je induktivan, gde je induktivitet samog zvučnika pridružen raznim rasipnim induktivitetima kablova i sklopa.
Često se dogodi da se pri naponima napajanja reda 30 ili više VDC, pri rastavljanju relejem struja uopšte ne prekine dok već  nije prekasno. Luk između kontakata je održi dovoljno dugo da ih možda i rastopi, ili bar plastiku oko njih i slično tome. Rastavljanje može ponekad biti sasvim neuspešno, a po običaju se to događa ukršteno sa Marfijevim zakonima i sa najlošijim posledicama po zvučnik.

Kao zaštita zvučnika je se bolje pokazao brzi topljivi osigurač, koji ima veliko rastojanje rastavljanja luka, pa ga i prekine.

Od poluprovodničkih metoda koje vrlo pouzdano mogu spasti zvučnike, takođe i veoma brzo, je tiristorski crowbar na napajanju (iza topljivih osigurača posle bulk elkos). Naravno to zahteva izvestan proračun otpornosti i induktiviteta u anodi SCR, da se ne bi prekoračila ITSM tiristora.
Srećom su tiristori i trijaci veoma sposobni po pitanju jednokratnih udarnih struja i to je obično reda 10 puta više od nominalne struje, u trajanju od jednog ili dva mrežnoa polutalasa tipično.
Na primer, relativno jevtini trijak BTA41-600B može pouzdano iz hladnog stanja (a hladan je jer crowbar samo jednom radi posao) podneti 400A u trajanju od 20mS.
Na primer, ako se ima napajanje od recimo 50VDC onda je dovoljno na red sa anodom BTA41 staviti 0.125R od nekog debelog cekasa ili kantala i oko 1.2uH induktiviteta, tj. taj komad cekasa namotati sa 4-5 navoja na prečniku reda par cm, da tirjak bez oštećenja sprži osigurač posle bulk elko.
Normalan tromi topljivi osigurač od 25A će sa 400A prekoračenja pregoreti za tipičnih 10mS, dakle sasvim bezbedno po trijak. "Slabiji" osigurač brže.
Ativacija punog provođenja BTA41 sledi oko 200-300uS posle dovođenja dovoljne struje gejta.
Tu već interrupt ima smisla...

E sad, relej je obično potreban i zbog izbegavanja prelazne pojave kod uključenja i isključenja ampa, ali ne treba se na njega računati kao na pouzdano sredstvo za spas skupih zvučnika od proboja tranzistora.
Ili crowbar na napajanju ili topljivi brzi osigurač na red sa zvučnikom i pored prisustva releja, ili oboje. E onda možemo verovati da su nam skupi zvučnici osigurani.

Pozz

[npejcic]

Šta da kažem, Macola je to veoma lepo apsolvirao Hvala...

Ja sam imao nameru da pojasnim pre svega oko dela sa interaptima, da je njihova reakcija veoma brza, ali pošto imamo relej na izlazu onda nam to nešto puno i ne vredi...

Nezavisno od teme, a i Goran je predložio da se koriste interapti za tastaturu i slično... iz nekog mog iskustva, interapte trebamo koristiti veoma pažljivo jer nekada mogu biti veoma nezgodni iako je osnovna ideja da nam olakšaju rad.

Ja lično, nikada nisam radio detekciju tastera u interaptu... uvek u main rutini u delu koda koji se vrti na periodi od standardnih 100ms. Kada sam radi edukacije to isto uradio kroz interapte pojavio se problem da se registruje istitravanje kontakata u značajno većoj meri što se da rešavati u FW, specijalne debounce rutine i slično, ali zašto bih pravio posao bez potrebe

Interapte sam koristio u mnogo drugih slučajeva, ali jednostavno prebrzi su za signale koji se dešavaju relativno sporo a to je po meni sve iznad 1ms...

[Vlajko]

Urgentna vremenska detekcija događaja u interrupt rutini ne pomaže baš ni malo ako je relej izvršni organ koji raskida tok struje.
To se onda ne mora raditi u interruptu jer se za 20mS izvrti ceo program solidne složenosti, koji pokreće PLC sa 24in i 24 out, i pri tom stigne da par puta refrešuje data na LCD, iskomunicira sa I2C ili SPI sa nečim i odradi nekoliko wdt istovremeno, i to sa veoma prosečim PIC MCU na 20MHz.
Interrupt bi pomogao tek kada bi izvršni organ bio poluprovodnički.

Jasno,

ali da napomenemo sta to cini PLC. NIsu to ni inputi ni outputi HSC AI AO vec njegov operativni sistem koji vodi racuna o ciklicnoj obradi programa.
KAda sednemo za razvojni sistem mikrokontrolera, prvo moramo sebi reci da i mi zelimo ciklicno da obradjujemo program, znaci bez DElay rutina
koje izvrsavaju NOP-ove, bez blocking call-ova itd. sve sto se izvrsava moramo biti svesni koliko traje, a gotove biblioteke u kompajlerima cesto nisu napravljene
da podrze ovakvu koncepciju programa.

Ukoliko sve to uradimo u interrupt rutini ne moramo dubinski poznavati sve bibilioteke u kompajleru i njihove tajminge, a ima ih blesavo napravljenih.

Ne ynam sta momci koriste za programiranje, postoje rtos za mikrokontrolere, al ja sa njima nisam radio.

[npejcic]

Jasno,

ali da napomenemo sta to cini PLC. NIsu to ni inputi ni outputi HSC AI AO vec njegov operativni sistem koji vodi racuna o ciklicnoj obradi programa.
KAda sednemo za razvojni sistem mikrokontrolera, prvo moramo sebi reci da i mi zelimo ciklicno da obradjujemo program, znaci bez DElay rutina
koje izvrsavaju NOP-ove, bez blocking call-ova itd. sve sto se izvrsava moramo biti svesni koliko traje, a gotove biblioteke u kompajlerima cesto nisu napravljene
da podrze ovakvu koncepciju programa.

Ukoliko sve to uradimo u interrupt rutini ne moramo dubinski poznavati sve bibilioteke u kompajleru i njihove tajminge, a ima ih blesavo napravljenih.

Ne ynam sta momci koriste za programiranje, postoje rtos za mikrokontrolere, al ja sa njima nisam radio.

Ok, sad razumem tvoj predlog oko interapata...

Nema problema oko toga. Odavno sam naučio da je potrebno koristiti što veći broj svojih biblioteka i da je "protočno" pisanje koda veoma bitno. Konkretno, ne koristim RTOS-ove, ali redovno koristim "task" orjentisani kod na način da u Timer interaptu podižem fleg-ove a da u main rutini izvršavam kod koji je na taj način periodičan. Naravno, ovde je bitno da se izvršenje bilo kog task-a mora izvršiti pre narednog taska koji je periodično najbrži. Tako da Delay funkcija skoro i da nema u celom kodu. Samo flegovi i brojači.

[Vlajko]

E sad, relej je obično potreban i zbog izbegavanja prelazne pojave kod uključenja i isključenja ampa, ali ne treba se na njega računati kao na pouzdano sredstvo za spas skupih zvučnika od proboja tranzistora.
Ili crowbar na napajanju ili topljivi brzi osigurač na red sa zvučnikom i pored prisustva releja, ili oboje. E onda možemo verovati da su nam skupi zvučnici osigurani.

Pozz

Crowbar kao aktuator se, takodje i po meni, nameće kao resenje ako je primarna funkcija zastita zvucnika.

[gorankg]

Skockajmo mi hardver a softver će  lako da čučne radio kroz prekide ili ne.

[TDA]

Ja sam konačno sredio zaštitu za LME49810+EF tako da sad sa ovom možemo ići u kom god želimo pravcu.
Opciju za RS bi zadržao zbog pojačala koja to imaju.

[Bocko]

Kakva je situacija sa korištenjem poluprovodničkih releja u ove namene, ako se dobro sećam, Dude&Dragan100 su koristili kao soft start?
Odavde pa nadalje

[mikikg]

Moze i SSR sto da ne, svakako bolje nego mehanicki relej.

Nego posto vec imamo ZC detekciju i MCU, nije problem uraditi isto to sa standardnim triakom i regulacijom faznim zasekom, mogli bi da izbegnemo i onaj 10W otpornik!
Imali bi mogucnost za pravi soft start gde bi "slope" (programirano vreme za koje ocekujemo punjenje nasih bulk elco) mogli da menjamo po zelji.

A spomenuti ESP WiFi modul mozete definitivno da planirate da se ugradi, ja vec spremam upravljacki software za to za Android i iOS

---

Recimo za ovu ZC funkcionalnost je neophodno koristiti interapt, tu je vrlo bitno da imamo tacnu sinhronizaciju sa mrezom i sa nasim internim vremencima (tajemrima) arbitriramo uglom pri kome zelimo da provodi nas triak i samim tim regulisemo efektivni napon prilikom punjenja bulc elco.

[npejcic]

Recimo za ovu ZC funkcionalnost je neophodno koristiti interapt, tu je vrlo bitno da imamo tacnu sinhronizaciju sa mrezom i sa nasim internim vremencima (tajemrima) arbitriramo uglom pri kome zelimo da provodi nas triak i samim tim regulisemo efektivni napon prilikom punjenja bulc elco.

Naravno, već je predviđeno. INT0 je na RB0, gde je i vezan ovaj signal.
Međutim, ovde je veoma teško dobiti idealan prolazak kroz nulu koristeći optokapler. U svakom slučaju, koristio sam ovakav metod za regulaciju rasvete direktno ili preko toroida, raznih grejača i slično. Tako da je apsolutno zadovoljavajuće.

[Macola]

Stvari koje se nalaze između mreže i MCU (OC, trafo...) pomeraju fazu ZC.

Evo, kome treba veoma precizno registrovanje pravog trenutka ZC:


  fineZC.pdf (Size: 8,4 KB / Downloads: 31)

Naravno, pomoću trimera od 22k i posmatranja osciloskopom, može se namestiti izuzetno precizno detektovanje tog događaja.

Pažnja!!!

Prilikom podešavanja, osciloskop i spravicu napajati sa rastavnog trafoa kome ni jedna strana sekundara nije na uzemljenju skopa.
Tako se dobija realno stanje stvarnog mrežnog ZC. Podešen uređaj potom normalno koristiti na mreži, kao što je i namenjeno.

Pozz

P.S.

Ujedno je naprava i filter kolebanja napona u zoni ZC, uklanja više harmonike i neželjene tranzicije jer je filter za 50Hz.

P.P.S.

Kada se koristi single Vcc op-amp i tačke A i B budu vezane na Vdd/2 od Vdd MCU, onda nema potrebe za klamp diodama. One su potrebne kada je klasično split napajanje op-amp, kao mprotekcija ulaza na MCU.

[Milan94]

Mozda ovo moje pitanje nije vezano za temu ali kada smo se vec dohvatili ZC detekcije i faznog zaseka sa MCU mene interesuje kako bih glasio algoritam.
Znam da je potrebno kada se desi prolazak kroz nulu da se izvrsi interrupt rutina e sad u toj rutini nisam bas siguran sta je sve potrebno da MCU odradi jer smo limitirani na maksimalno 10ms do sledeceg interrupta sto znaci da moramo pre da izdjamo iz interrupt rutine.
Potrebno mi je detalno objasnjene kako se vrsi kasnjenje nakon prolaska kroz nulu da li se tada startuje neki od tajmera koji meri to vreme i koliko je minimalno vreme potrebno da se zadrzi inpuls na GATE trijaka da bih ostao u provodno stanje.

Poz

[npejcic]

@milan94

Jedan od načina je da imaš dva interapta, EXT INT gde ti je ZC detekcija, a drugi tajmerski.

Kada se dogodi ZC onda u toj rutini samo resetuješ tajmer kojim okidaš trijak kada za to dođe vreme... naravno u međuvremenu sve ostalo radiš u main rutini. Zadržavanje u int rutinama ti je svedeno na svega par ciklusa.

Trijak možeš da okidaš impulsom koji traje svega par uS, a nekada je praksa da se okida i povorkom impulsa, ali to sve zavisi od aplikacije. Sasvim korektno radi i samo sa jednim.

Dodatno poboljšanje ovog metoda, je da uhvatiš na par prolazaka kroz nulu ZC sinhro i da nakon toga nastaviš drugim tajmerom da trigerišeš prvi tajmer. Ovim se na neki načih pravi PLL gde ne zavisiš od smetnji koje mogu da se jave usled energetike u okolini i slično... ali ovo je samo osvrt na moguće poboljšanje, ne i na tvoju potrebu bar za početak

I konačno, naponski ZC se radi pre svega kod aktivnih potrošača, dok je za reaktivne potrebno posmatrati strujni ZC...

[mikikg]

Upravo tako, najcesce se radi sa dva interapta, jedan HW externi koji se desava na svaki ZC prolaz i u toj ISR rutini samo resetujes tajmer (ili ucitas vrednost tajmera) i drugi interapt je kada taj tajmer izbroji svoje tad trebas u toj ISR samo da postavis odgovarajuci OUT koji ti pali triak (taj OUT mozes da gasis iz prvog ZC interapta).
U obe ISR rutine je zadrzavanje minimalno, nekoliko ciklusa …

Iz glavnog programa trebas da imas malkice logike koja ce da pravi onaj spomenuti "slope" tj soft-start funkionalnost.
Ovo sto sam opisao gore je logika za jednu poluperiodu, trebas da to ponavljas zeljeni broj puta tako da soft-start pocinje sa nekom minimalom vrednoscu, recimo 10* stepeni uglom, sledeca poluperioda se sece na 20, 30 … i tako dok ne dodjemo do 180 stepeni sto je 100% AC napona.

Ovde pricam o uglovima kao generalna vrednost pri kojoj palimo triak, za 50Hz se to lako pretvori u vreme.